煤礦井下通風安全管理與信息系統分析

【摘要】通風安全管理信息系統是用系統科學的觀點，基于現代安全管理理論，以計算機和現代通訊技術為基本信息處理手段和傳輸工具的、能為管理決策提供信息服務的信息系統。它是由人與計算機組成的，能進行通風安全管理信息的收集、傳遞、儲存、加工、分析和利用的系統。

【關鍵詞】井下;通風管理;信息管理系統

礦井通風管理是礦井生產過程中重要管理內容。通風狀況直接影響到井下工人的生命安全和生產效率、經濟效益。因此，要針對現場實際情況，解決相關的礦井通風技術難題，從系統安全角度出發，提高通風管理的整體水平。

1.加強通風安全管理

1.1 計劃管理

在通風安全管理工作中預先的計劃管理處于首要位置，主要包括以下內容：

（1）計劃編制：編制計劃的主要依據是國家安全生產方針、礦井生產發展計劃、技術裝備、技術水平及通風安全技術資料。計劃可分為中長期計劃、年度計劃和月計劃。

（2）計劃落實：根據計劃要求合理分配資金、人力、物力，認真貫徹落實，無特殊條件變化應確保計劃實現。

（3）計劃檢查、總結和分析：每期計劃執行中和結束后要進行檢查、分析和總結，對事故隱患及計劃存在的問題及時解決，并對下期計劃進行全面安排，提出保證計劃完成的措施。

（4）計劃調整：如果計劃在實施的過程中遇到地質條件變化、資金或設備不能到位，采取措施后仍不能解決時，可適當調整計劃，但必須滿足安全生產需要。

1.2 技術管理

（1）技術文件和技術資料管理：圖紙要齊全，反映實際情況。每個礦井必須有通風系統圖、通風網絡圖和防塵管路布置圖，對于有監測系統、煤礦防火灌漿和瓦斯抽放系統的礦井，要有監測系統圖、防火灌漿和瓦斯抽放管路系統圖等，技術數據要齊全。需要收集、儲存的數據有主要井巷的通風參數，如長度、斷面、風阻;煤礦中煤層瓦斯含量，瓦斯相對涌出量，瓦斯絕對涌出量，瓦斯地質資料，煤層的自燃傾向性鑒定資料，自然發火期統計資料，煤層的最短自然發火期等;主要通風機的性能曲線，局部通風機的型號及其性能參數。各種報表應數據齊可靠及時。技術文件要齊全。施工應有安全技術措施，各工種有崗位責任制和技術操作規程。建立健全技術檔案。各種報表應存檔，各類臺賬健全，各種檢查記錄齊全。

（2）制定符合本礦的風量計算辦法，礦井和采掘工作面配風合理。定期進行主要通風機性能測定和礦井通風系統阻力測定，以獲得主要通風機性能實測曲線和關鍵阻力路線的阻力分布等資料。

1.3 通風系統管理

井下一切通風設施，如風門、風窗、風橋、密閉墻等必須有專人負責維修管理，使其保持完好狀態。隨工作面推進和遷移應及時進行通風系統調整和風量調節。在改變通風系統時應預先制定計劃和安全技術措施，嚴格履行審批手續。

1.4 通風儀表管理

礦井必須配備足夠的通風安全檢查儀表，并定期進行校準和維修，其完好率應達90%以上，下井儀器、傳感器的合格率必須達l00%。

2.合理的通風系統

當前，我國煤礦礦井事故類型多種多樣，但其內部總有一定的發展規律可循。事故統計發現，但凡能造成重特大事故，一般都與通風系統的有關，或者是通風系統不合理，或者是通風系統本身就沒有完整地形成，導致包括瓦斯爆炸、煤塵爆炸重特大事故。因此，一套合理的通風系統對于保證煤礦礦井安全生產極為重要。

2.1 合理礦井通風系統的特點

合理的礦井通風系統是利用通風動力，以最經濟的方式，向井下各用風地點提供足量的新鮮空氣，提供適宜的溫度、濕度，保持良好的氣候條件，以保證井下作業人員的生命安全和改善勞動環境的需要，采取符合實際的礦井通風方式、礦井通風方法和礦井通風網絡。并且要求在發生災害時，能及時而有效地控制風向及風量，并配合其它措施，將事故控制在一定范圍內，防止災害的進一步擴大。只有能順利完成以上任務的礦井通風系統才能算作是合理的，而體現在宏觀上，合理的礦井通風系統必須具備以下幾個特點：通風系統簡單實用;通風設施安全可靠;保證穩定的風流導向;礦井通風阻力﹙包括摩擦阻力和局部阻力﹚最小，且分布合理;具備抗災能力強。

2.2 理通風系統應遵循的基本原則

整體性。礦井生產系統是一個緊密結合有機的整體，通風系統僅僅是礦井生產系統的一個子系統，因此在擬定和分析通風系統時，必須與其他系統同時考慮。因而，在進行礦井通風系統設計時就要實地考察礦井的實際情況，全面分析影響礦井生產與安全的各項因素并結合地質和開采條件來擬定出一套合理的礦井通風系統;而采掘巷道在布置時也必須考慮到對礦井通風系統的影響，以保證各子系統之間相互協調有序地運行。

同時，礦井通風系統本身又是由進回風井筒、通風機和其附屬裝置、通風網路以及通風設施等多個要素組成，這些要素之間也相互聯系、相互作用、相互依賴、相互影響。因此，在分析和設計通風系統時，不能夠單從某一要素考慮，必須從通風系統整體考慮;在對生產礦井的通風系統進行技術設計和改造時，不僅要考慮到新系統的先進性、科學性、可靠性、合理性和適應性，而且還要考慮礦井整體的物理條件。

適應性。適應性就是指通風系統的設計構思、布置安裝、調試使用要和當時礦井的具體實際情況相適應，根據具體情況，適時地調整通風系統，其最本質的原因是礦井的動態變化性。

首先，礦井生產由若干個時間周期組成，建井期、投產初期、正常生產期、擴大生產及礦井收縮期、不同生產過程的地質構造、工作面推進速度等等因素對通風系統的具體要求是不同的。因此，適應實際情況就需要對通風系統進行相對應的適應性不斷改造。其次，特別是生產時期，隨著生產系統的進展和地質條件的變化，或者生產區域的轉移、地質構造的變化，必須及時對礦井通風系統加以調整，使其適應當前的生產系統，消除事故隱患，保證礦井正常的安全生產。最后，礦井本身的情況也在不停地發生著改變，如地震、水侵、垮落、爆炸等會使通風系統的各項參數發生較大的改變，此時需要針對所發生的具體情況，采取措施、確定參數保證正常通風系統，并隨之調整為合理礦井通風系統。

抗災性。盡管我們采取了各種措施來消除事故隱患，避免事故的發生。但事實上，事故的發生防不勝防，隱患的出現更是難以杜絕。因此，我們在進行通風系統設計時，不僅僅要考慮現行生產系統的需要，還應該針對將來可能發生的事故或隱患預先采取措施，制定應急預案，假象一旦真的發生事故，就可以利用預先設立的通風系統將災害控制在一定的區域內，減少或阻止災害擴大，切斷由隱患向事故轉變的事故鏈，避免事故發生。減小或避免風流逆流，減少或避免事故發生，從通風系統上提高抗災能力。

2.3 構建合理的礦井通風系統

一般來說，有煤與瓦斯突出危險的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井，宜采用對角式或分區對角式通風;當井田面積較大時，初期可采用中央式通風，逐步過渡為對角式、分區對角式或混合式。

為了提高礦井的抗災能力，有時也可以考慮多井口進風，多井口回風的混合式通風系統，在功能劃分上，可以將一部分系統設為常規通風，另一部分系統設為事故通風。混合式通風方式是根據井田實際情況布局的通風方式，是最好的通風方式。

采區通風系統是礦井通風系統的最重要組成部分，其結構決定著礦井通風系統中的最重要的參數和指標。搞好采區通風是保證礦井安全生產的基礎。采區通風系統主要做到漏風小（內部漏風）、風流穩定性。

2.4 礦井生產階段的要求

（1）對生產系統嚴格規范，當出現通風系統、生產工藝以及礦井改、擴建等影響到礦井通風能力的變化時，都要進行礦井通風能力核定，堅決避免出現超通風能力生產的現象。（2）加強對礦井通風設施的管理，提高密閉、風門、擋風墻等設施質量，減少漏風，保證礦井通風系統的穩定性，同時，通風構筑物和風量調節設施應該最少，以便于管理。（3）加強局部通風管理，局部通風機對于保證采掘工作面的正常安全生產起著至關重要的作用，應該采取各種措施，盡量減少或避免局部通風機停電、停風現象的出現，對于局部通風機必須實行“三專兩閉鎖”。（4）盡量避免巷道的突擴、突縮或急轉彎等非直巷道布置，定期對回風巷進行清理維護，防止冒落的頂板阻塞巷道，保證其有合理的通風斷面，減小通風阻力，從而保證風流順暢。（5）定期對通風系統進行優化，進行通風阻力進行測定，及時掌握礦井的通風阻力分布情況，采取科學合理的風量調節措施，保證用風地點的供風正常。

一套礦井通風系統無論多么合理，多么有效，也不可能達到一勞永逸的效果，礦井通風系統的適應能力和抗災能力畢竟是有限的，它隨生產和時間的變化而不斷地發生著改變，因此，我們在對通風系統的設計和日常管理中必須留有一定的“彈性空間”。在井下發生事故的情況下，必須有一套完善的救災系統，這可能需要對礦井通風系統進行相應的改變，以適應救災的需要。

礦井的主要通風機必須具備反風的功能，并且反風在10min內完成，反風后的風量不得小于反風前的40%，如果利用通風控制設施反風，必須保證這些設施的可靠性。另外，必須對通風人員安全技術培訓提高技術素質。

2.5 通風系統發展前景展望

由于礦井通風系統自身的復雜性，僅僅依靠人工憑借經驗的手段來進行日常管理和事故救災決策，實施起來難度非常大，而且可靠性不高，極易出錯。因此，借助于現代化的信息管理技術，以計算機作為輔助手段來對礦井通風系統進行管理已是大勢所趨。

使用計算機可以對井巷網絡進行模擬，通過對巷道的斷面、風速等參數進行賦值，可以實現通風系統的數字化、科學化和現代化，然后通過預先編制的程序對其進行處理、計算，輸出正確的結果，從而，為工程技術人員提供必要的參考，以輔助決策。

新型礦井通風系統軟件除了必須實現諸如災害事故模擬分析、選擇最佳避災路線以及推薦災變情況下的控風方案等一些基本的功能外，還應該具備以下特點：（1）可視化。通風系統的參數以及計算結果最好能以圖、文、聲等多媒體技術手段，十分直觀地展現出來，這對簡化工作人員的工作量以及在救災時能夠快速地做出決策非常有利。（2）實現動態模擬。由于礦井氣候、巷道布局等時刻在發生著變化，新型軟件必須能夠適應這種動態性，時刻保持與礦井的真實情況相符合，這樣得出的結果才真實、可靠。（3）具有預測性。新開發的通風系統軟件必須能根據現有的數據，準確地對之后的通風情況進行預測，以便幫助技術人員及早做出決策，并制定相關措施。

3.通風安全的計算機管理

3.1 建立通風安全數據庫

建立和使用好通風安全數據庫、圖庫、模型庫是利用計算機定期進行通風系統模擬和分析及進行現代化管理的依據。通風安全數據庫主要有通風系統、通風報表、防火和防塵、煤礦的瓦斯管理等。

3.2 通風安全計算機輔助決策及設計

借助DOS或專家系統，可實現對礦井災害的救災方案預演、優化和科學決策。在進行礦井通風設計、調整通風系統和進行風量調節分配時，借助計算機進行通風網絡解算、通風機優選、模擬各方案結果，對于優化方案，提高工作效率有很大幫助，同時，也可實現計算機繪制通風系統平面圖、立體圖和通風動態圖等。現已開發應用礦井管理信息系統、通風安全管理信息系統和礦井救災決策專家系統等軟件，應用效果較好。

通風安全管理信息系統是用系統科學的觀點，基于現代安全管理理論，以計算機和現代通訊技術為基本信息處理手段和傳輸工具的、能為管理決策提供信息服務的信息系統。它是由人與計算機組成的，能進行通風安全管理信息的收集、傳遞、儲存、加工、分析和利用的系統。

3.3 計算機技術管理

礦井通風技術管理信息系統根據礦井的實際情況，可包括如下子系統：建立煤礦瓦斯數據庫，瓦斯突出數據庫，防塵數據庫，通風監測技術數據庫，通風測定儀表數據庫，礦井火災數據庫。礦井通風技術管理信息系統能有利于礦井通風技術管理，全面提高礦井通風科學管理水平。

4.結語

礦井通風系統的好壞不僅關系到煤礦企業的經濟效益，合理的通風系統直接決定著礦井抗災能力的大小。合理的通風系統應具有通風系統簡單，阻力分布合理等特點，無論在礦井設計階段還是在生產階段，必須盡量保證通風系統的合理性，從而達到煤礦安全。

參考文獻

[1]徐瑞龍.通風網絡理論[M].北京：煤炭工業出版社， 1993，6.

[2]王德明.礦井通風安全理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，1999，10.

作者簡介：楊曉亮，男，大學本科，助理工程師，研究方向：煤礦通風安全管理。